JP7172720B2 - 端子カバー - Google Patents

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Description

本発明は、端子カバーに関する。
従来、電線の末端に接続され、ボルト及びナットを用いて対象物に接続される金属製の端子を絶縁しつつ保護する樹脂製の端子カバーが知られている。
例えば特許文献1に開示された端子カバーは、端子を固定する一対の凸部を平面視略台形の形状に形成することで、端子を端子保護部に差し込みする際の作業性の向上を図っている。
特許第4920358号公報
しかし特許文献1の従来技術では、金属製の端子を樹脂製の端子カバーへ組付ける際、端子が端子カバーを削り、その削れたカスが締結物の間に挟まるおそれがあった。
また、特許文献1において従来例として開示された端子カバーは、本体と蓋体とを備える。本体は、端子保護部と、この端子保護部に連続する電線保護部の二つの部分を有している。蓋体は、端子保護部の上面開口を覆う前カバーと、電線保護部の上面開口を覆う後カバーとを有している。このように、この端子カバーは三つの構成部品に分かれているため、形状が複雑になり、サイズが大きくなるといった課題があった。
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、組付け作業時に端子によって削られることなく、簡易な形状且つ小さなサイズで、端子の組付け作業性を向上させる端子カバーを提供することにある。
本発明は、ボルト及びナットを用いて対象物に接続される金属製の端子(70)を絶縁しつつ保護する樹脂製の端子カバーである。端子は、ボルト挿通孔(72)が形成されたボルト座部(71)、電線(80)の末端に接続される電線接続部(79)、及び、ボルト座部と電線接続部との間に位置する胴体部(76)を有する。
この端子カバーは、本体部(20)を備える。本体部は、端子のボルト座部に対応する開放孔(22)が形成された半環状の湾曲部(21)、及び、端子の胴体部に対応する側で湾曲部に隣接し、底板(24)を有する根元部(23)、を含む。
湾曲部の開放孔の中心(B)を通り湾曲部と根元部とを結ぶ仮想平面を基準平面(P)とする。本体部は、基準平面を挟んで対向し、自然状態での間隔(Dn)が端子の幅(W)よりも小さく、且つ、端子の組付け作業時に本体部の弾性変形によって間隔が広がり、端子の胴体部又はボルト座部を保持可能な一対の爪部(26)が形成されている。
本発明では、本体部の弾性変形によって一対の爪部の間隔を無理無く拡大できるため、端子の組付け作業時に爪部に損傷を与えることなく挿入することができる。したがって、簡易な形状且つ小さなサイズで端子の組付け作業性が向上する。
好ましくは、一対の爪部は、端子の胴体部を保持するように、根元部において基準平面を挟んで対向する一対の内側壁(25)に形成されている。また、一対の内側壁と根元部の底板とは、切り欠き(27)によって隔離されている。
一対の爪部が端子の胴体部を保持することで、他の部品との干渉の可能性が小さいスペースを有効に利用することができる。また、切り欠きによって実質的に湾曲部が拡大し、本体部がより弾性変形しやすくなる。
各実施形態の端子カバーが適用されるスタータの通電回路図。 第1実施形態による端子カバー電線サブアセンブリの図。 (a)第1実施形態による端子カバーの蓋部を開いた状態の平面図、(b)図3(a)のIIIb方向矢視図。 (a)第1実施形態による端子カバーの蓋部を閉じた状態の平面図、(b)図4(a)のIVb方向矢視図。 (a)第1実施形態による端子カバーの端子組付け状態の平面図、(b)図5(a)のVb-Vb線拡大断面図。 (a)図5(a)を90°回転させた図、(b)図6(a)のVIb-VIb線断面図。 端子の組付け過程を説明する図(1)。 端子の組付け過程を説明する図(2)。 (a)第2実施形態による端子カバーの端子組付け状態の平面図、(b)第3実施形態による同上の図。 第4実施形態による端子カバー電線サブアセンブリの図。
以下、端子カバーの複数の実施形態を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。また、第1~第4実施形態を包括して「本実施形態」という。本実施形態の端子カバーは樹脂製であり、電線の末端に接続され、ボルト及びナットを用いて対象物に接続される金属製の端子を絶縁しつつ保護するものである。
一例として本実施形態の端子カバーは、アイドルストップ車両に搭載されるスタータにおいて、スタータモータの通電回路に用いられる。図1に示すように、バッテリ91とモータ96との間には、ICR(Inrush Current Reduction)リレー92及びスイッチ94が設けられている。
ICRリレー92は、並列経路の一方に設けられた抵抗921、及び、ECU95からの指令により並列経路の他方を短絡又は遮断する短絡リレー922を有している。スタータの始動時には短絡リレー922がオフされ、抵抗921を経由して電流が流れるため、突入電流が抑制される。始動後に短絡リレー922がオンされると、短絡された経路を経由して数十[A]程度の大電流がモータ96に通電される。スイッチ94は、ECU95からの指令によりモータ96への通電又は通電の停止を切り替える。
ICRリレー92とスイッチ94との間は、端子カバー電線サブアセンブリ930によって結線されている。端子カバー電線サブアセンブリ930は、電線80の両端に金属製の端子70が接続されている。各端子70は、図示しないボルト及びナットを用いて「対象物」としてのICRリレー92側の結線部、及び、スイッチ94側の結線部に接続される。樹脂製の端子カバー10は、端子70に被せられ、端子70を電気的に絶縁しつつ、機械的な衝撃等から保護する。
従来、この種の端子カバーに関し、特許文献1(特許第4920358号公報)には、電線の末端に接続された端子を端子カバーに組付ける際の作業性の向上を図る技術が開示されている。しかし、金属製の端子により樹脂製の端子カバーが削られるという課題や、端子カバーの形状が複雑になり、サイズが大きくなるという課題がある。
そこで、本実施形態の端子カバーは、組付け作業時に端子によって削られることなく、簡易な形状且つ小さなサイズで、端子の組付け作業性を向上させることを目的とするものである。以下、課題解決のための具体的な構成について、実施形態毎に詳しく説明する。各実施形態の端子カバーの符号は、「10」に続く3桁目に実施形態の番号を付す。
(第1実施形態)
第1実施形態について、図2~図8を参照して説明する。図2に、蓋部30を開いた状態の端子カバー電線サブアセンブリ930の全体構成を示す。図2の縦方向に記載された電線80の上下に、二つの端子カバー101が記載されている。各端子カバー101の横方向に一点鎖線で示される仮想平面を「基準平面P」という。基準平面Pの定義は後述する。第1実施形態の端子カバー101は、基準平面Pに直交する方向に電線80を保持する電線保持部29が形成されている。
詳しくは、図2の左側の視方向V20から視て、図2の上側に記された端子カバー101は、基準平面Pの右側に電線保持部29が形成されており、図2の下側に記された端子カバー101は、基準平面Pの左側に電線保持部29が形成されている。すなわち、端子カバー101には左右対称のR仕様とL仕様とが存在する。ただし以下の説明では、R/L仕様の違いを考慮せず、実質的に同一のものとして扱う。具体的には、図2の下側に記された端子カバー101が代表として図3、図4等に記載される。
また、図2の上側には、主に端子カバー101に組付けられる端子70の各部の符号を記し、図2の下側には、主に端子カバー101の各部の符号を付す。端子カバー101の構成を説明する前に、まず端子70の構成を説明する。端子70は、ボルト座部71、胴体部76及び電線接続部79を有する。ボルト座部71は略円形であり、中心にボルト挿通孔72が形成されている。ボルト挿通孔72には、端子70と対象物とを接続するボルトが挿通される。ボルト座部71はボルト頭部又はナットの座面となる。ナットの座面として用いられる場合を含め、本明細書では、便宜上「ボルト座部」と称する。
胴体部76は、ボルト座部71と電線接続部79との間に位置する。ボルト座部71と胴体部76とを結ぶ方向を「端子70の軸方向」という。理想的に、端子70の軸方向は基準平面Pに重なる。電線接続部79は、溶接や圧着等により電線80と接続される。
続いて図2~図4を参照し、端子カバー101の構成について説明する。端子カバー101は、大きく分けて、本体部20、蓋部30、及びヒンジ60を備える。蓋部30は、ヒンジ60を支点として本体部に対して開閉可能である。図3(a)、(b)には蓋部30を開いた状態を示し、図4(a)、(b)には蓋部30を閉じた状態を示す。端子カバー101は、樹脂材料で一体に成形される。特に車両のスタータに適用される場合、耐熱性及び機械的強度に優れた材料として、PA66等が用いられることが好ましい。
本体部20は、湾曲部21及び根元部23を含む。湾曲部21は半環状であり、端子70のボルト座部71に対応する開放孔22が形成されている。開放孔22の周囲は薄肉であるため、湾曲部21は撓みやすい。根元部23は、端子70の胴体部76に対応する側で湾曲部21に隣接し、底板24を有する。底板24を有する根元部23は、湾曲部21に対し剛性が高い。ここで、湾曲部21の開放孔22の中心Bを通り湾曲部21と根元部23とを結ぶ仮想平面を「基準平面P」と定義する。
根元部23は、基準平面Pを挟んで対向する一対の内側壁25を有する。一対の内側壁25には、基準平面Pを挟んで対向し、端子70の胴体部76を保持する一対の爪部26が形成されている。また、一対の内側壁25と、根元部23の底板24とは、切り欠き27によって隔離されている。さらに根元部23には、基準平面Pを挟んで電線保持部29とは反対側に、底板24から立ち上がる突起28が形成されている。
ヒンジ60は、本体部20の根元部23に対し湾曲部21と反対側に設けられ、基準平面Pに直交する回転軸Hを有する。ヒンジ60は薄肉に形成され、根元には比較的大きな角丸めが形成されている。後述のスナップフィット部51、52、53による係合が解除されたとき、ヒンジ60の弾力により、蓋部30は本体部20に対し90°以上開くようになっている。
蓋部30は、基本的に、本体部20の各部の形状に対応する形状を有している。半円部31は、本体部20の湾曲部21に対応する。蓋部30を閉じたとき、筒部32は開放孔22の上部を覆い、ボルト頭部を収容可能である。蓋部30の電線保持部39は、本体部20の電線保持部29と共に、端子70の電線接続部79に接続された電線80を保持する。
蓋部30を閉じると、本体部20の端面62と蓋部30の端面63とが向かい合う。本体部20と蓋部30とを合わせたこの状態で、基準平面Pに対し電線保持部29とは反対側の側壁を第一側壁410とし、基準平面Pに対し電線保持部29側の側壁を第二側壁420とする。すなわち、第一側壁410及び第二側壁420は、基準平面Pを挟んで両側に位置する。第一側壁410は、基準平面Pからの距離が段階的に変化する段差415を有している。
端子カバー101は、第一側壁410に2個のスナップフィット部51、53が設けられており、第二側壁420に1個のスナップフィット部52が設けられている。各スナップフィット部51、52、53は、本体部20に形成された係止凹部57、及び、蓋部30に形成された係止凸部58から構成されている。
係止凹部57は、長方形の穴を有する枠状に形成されている。係止凹部57の枠の部分は、本体部20の側壁410、420から端面26を超えて底板24と反対側に延出している。係止凸部58は、蓋部30の側壁410、420から突出する。係止凸部58は、側壁410、420の方向から視た外形形状が略長方形であり、係止凹部57の長方形の穴に収容される。蓋部30を閉じたとき、係止凹部57がスナップフィット方式で係止凸部58に係合可能である。これにより、ヒンジ60の弾力に抗して、蓋部30が閉じられた状態が維持される。
次に図5、図6を参照し、端子70を組付けた状態の端子カバー101の構成について説明する。この説明の一部は上述の内容と重複する場合がある。なお、図6(a)は図5(a)を90°回転させただけの同一の図であるが、図6(b)の断面線を指示するためにあらためて記載されている。
図2を参照して上述した通り、組付け状態で端子70の胴体部76は、一対の爪部26によって保持されている。一対の爪部26は、根元部23において基準平面Pを挟んで互いに対向する一対の内側壁25に形成されている。図5(b)に示すように、爪部26の端面62側の面は、底板24に近づくにしたがって内側壁25から基準平面Pに接近する斜面261となっている。一方、爪部26の底板24側の下面263は、底板24と略平行に形成されている。斜面261と下面263とが交差する部分には、高さ方向の長さが比較的短い先端面262が形成されている。
また、図3(a)を参照して上述した通り、一対の内側壁25の間に位置する根元部23の底板24は、開放孔22につながる切り欠き27によって各内側壁25と隔離されている。そのため、一対の内側壁25は、底板24に拘束されることなく、互いに近づき、又は離れる方向に撓みやすくなる。つまり、樹脂の弾力性に加えて、切り欠き27が形成されることで、本体部20はより弾性変形しやすくなる。
荷重がかからない自然状態で、一対の爪部26の間隔、詳しくは、一対の爪部26の先端面262同士の間隔Dnは、端子70の胴体部76の幅Wよりも小さい。また、爪部26の下面263と底板24との間の高さhnは、端子70の厚さtよりも大きい。端子70の組付け作業時に、端子70が一対の爪部26の斜面261に対して押し込まれると、本体部20の弾性変形によって一対の爪部26の間隔が広がり、端子70が爪部26と底板24との間のスペースに挿入される。詳しい挿入過程については図7、図8を参照して後述する。
また、図6(b)に端子70の高さ方向の形状を示す。ボルト座部71及び胴体部76の面の高さに対し、電線接続部79は、端面62側にオフセットした位置に設けられる。そして、胴体部76に隣接する折れ曲がり部77から電線接続部79に向かって傾斜する傾斜部78が形成されている。
端子カバー101の根元部23は、底板24から立ち上がり端子70の傾斜部78を、一対の爪部26との間に挟んで支持可能な突起28が設けられている。特に第1実施形態では、突起28は、底板24から端子70の傾斜部78と同等の角度で傾斜して立ち上がるように形成されており、端子70の傾斜部78を面接触で支持する。なお、他の実施形態では、突起28は、側面視において底板24に対して垂直に立ち上がり、先端のエッジ部で端子70の傾斜部78を線接触で支持するようにしてもよい。
さらに図7、図8を参照し、二通りのパターンでの端子組付け過程について説明する。各図には、図5(b)に相当する断面で、一対の爪部26の斜面上に置かれた端子70に対し下向きの押し込み荷重が作用したときの挙動が段階順に示される。爪部26の斜面に下向きの荷重がかかると、本体部20は外側に広がるように弾性変形し、端子70は爪部26を乗り越えて爪部26と底板24との間のスペースに挿入される。図7、図8では、押し込み荷重がブロック矢印で示され、本体部20の変形が太線矢印で示される。
図7のパターン1では、端子70の幅方向の片方ずつ、例えば図の左側から右側の順に荷重がかけられる。段階1では端子70の左側に偏った荷重がかかり、段階2で、端子70の左側部分が爪部26の下に挿入される。次いで段階3-4では、端子70の右側に偏った荷重がかかり、端子70の右側部分が爪部26の下に挿入される。最終段階5では、弾性変形で広がった本体部20が元の状態に戻り、一対の爪部26によって端子70が保持される。
図8のパターン2では、端子70の幅方向の略中央に下向きの荷重がかけられる。段階2-4では、爪部26の斜面に下向きの荷重がかかることにより、本体部20を両外方向に広げる力が作用する。段階4を過ぎ、爪部26の間隔Dnが端子70の幅Wまで広がると、端子70が爪部26と底板24との間のスペースに挿入される。最終段階5では、パターン1と同様に、一対の爪部26によって端子70が保持される。
(作用効果)
(1)本実施形態による樹脂製の端子カバー101は、本体部20に、基準平面Pを挟んで対向する一対の爪部26が形成されている。一対の爪部26は、自然状態での間隔Dnが端子70の幅Wよりも小さく、且つ、端子70の組付け作業時に本体部20の弾性変形によって間隔が広がり、端子70の胴体部76を保持可能である。
本実施形態では、本体部20の弾性変形によって一対の爪部26の間隔を無理無く拡大できるため、端子70の組付け作業時に、爪部26に損傷を与えることなく挿入することができる。したがって、簡易な形状且つ小さなサイズで端子70の組付け作業性が向上する。また、爪部26が損傷しないため、損傷による固定力の低下を防止できると共に、削りカスが電気接続部等に挟まって導通が低下するという不具合を防止することができる。
(2)第1実施形態では、一対の爪部26は、根元部23において基準平面Pを挟んで対向する一対の内側壁25に形成されている。また、一対の内側壁25と根元部23の底板24は、切り欠き27によって隔離されている。
一対の爪部26が端子70の胴体部76を保持することで、他の部品との干渉の可能性が小さいスペースを有効に利用することができる。また、切り欠き27によって実質的に湾曲部21が拡大し、本体部20がより弾性変形しやすくなる。これにより、爪部26のかかり代を比較的大きく設定することができるため、組付け後に爪部26からの端子70の脱落を防止することができる。
(3)端子70は、ボルト座部71及び胴体部76の面から電線接続部79に向かって傾斜する傾斜部78をさらに有する。これに応じて、端子カバー101の根元部23は、底板24から立ち上がり、端子70の傾斜部78を一対の爪部26との間に挟んで支持可能な突起28が設けられている。
一対の爪部26及び突起28によって端子70を両面から3点で支持することにより、端子70の固定力を高めることができる。そのため、端子70を本体部20に仮固定し、蓋部30を開いたままの状態で、脱落のおそれなく運搬することができ、対象物とのボルト及びナットの締結作業を容易に行うことができる。また、3点支持だけで固定力を確保することで、その他の固定部の構成を必要としないため、端子カバー101の形状を簡易化し、且つ、端子カバー101を小型、軽量化することができる。
(4)突起28は、底板24から端子70の傾斜部78と同等の角度で傾斜して立ち上がるように形成されている。これにより、端子70を面接触で支持可能となるため、支持力が増加し、保持の信頼性が向上する。また、突起28の特定箇所が応力集中により摩耗することを防止することができる。
(5)端子カバー101は、ヒンジ60と、ヒンジ60を支点として本体部20に対して開閉可能な蓋部30と、をさらに備える。端子カバー101が蓋部30を備えることで、端子70の絶縁及び保護機能が向上する。また、ヒンジ60を介して本体部20と蓋部30とを一体の樹脂部品として成形することで、部品点数や成形金型の数を減らすことができる。
また、本体部20の電線保持部29は、基準平面Pに直交する方向に電線80を保持する。端子70の軸方向に沿って電線80が保持される構成では、外力の作用によって電線80が引っ張られると、一対の爪部26から端子70を引き抜く引っ張り力が作用する。それに比べ、端子70の軸方向に対し電線80の保持方向が傾いている場合や、特に直交している場合、外力の作用により電線80が引っ張られたとしても、一対の爪部26から端子70が抜けにくいため、信頼性が向上する。
(第2、第3実施形態)
次に図9を参照し、第1実施形態に対し爪部の配置や数を変更した第2、第3実施形態について説明する。図9(a)に示す第2実施形態の端子カバー102は、開放孔22の中心Bに対し基準平面Pの両側に位置する湾曲部21の内壁に一対の爪部267が配置されている。一対の爪部267は、二点鎖線で示すボルト頭部と干渉しないように、端子70のボルト座部71における幅方向の両端部を保持する。端子70の組付け作業時に湾曲部21が撓むことで、一対の爪部267の間隔が広がり、端子70を容易に組付けることができる。
図9(b)に示す第3実施形態の端子カバー103は、第1実施形態と同様の一対の爪部26に加え、さらに基準平面P上の湾曲部21の内壁に第三の爪部268が配置されている。第三の爪部268は、二点鎖線で示すボルト頭部と干渉しないように、端子70のボルト座部71における先端部を保持する。このように、「基準平面Pを挟んで対向する一対の爪部26」以外の爪部が追加されてもよい。
(第4実施形態)
次に図10を参照し、第1実施形態に対し端子と電線80との接続方向が異なる他の実施形態について説明する。図10には、図2に対応する端子カバー電線サブアセンブリの図を示す。第4実施形態の端子カバー104は、端子704の軸方向に設けられた電線接続部794に電線80が接続される。つまり電線80は、端子704の軸方向に沿って延びるように接続される。端子カバー104は、本体部20のみで構成され、第1実施形態のようなヒンジ60及び蓋部30を備えない。この構成でも第1実施形態と同様の作用効果(1)、(2)が得られる。
なお、第4実施形態において、ヒンジ式ではない別体の蓋部が本体部20に被せられるようにしてもよい。或いは、本体部20の側壁に、基準平面Pと平行な回転軸を中心として開閉可能なヒンジが設けられてもよい。また、電線80は、端子704の軸方向に対して0°より大きく90°より小さい角度(例えば45°)をなす方向に延びるように接続されてもよい。また、端子70が傾斜部78を有する場合、第1実施形態と同様に根元部23の底板24から立ち上がる突起28を設けてもよい。
(その他の実施形態)
例えば第1実施形態の図5(b)に示される爪部26では、断面視で斜面261が勾配一定の直線で表される。これに限らず、爪部の具体的な形状は、断面視で斜面が折れ線や曲線で表される形状等、適宜、変更されてよい。
本発明の端子カバーは、スタータモータの通電回路に限らず、どのような用途の電線に接続される端子に適用されてもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
10(101-104)・・・端子カバー、
21・・・湾曲部、 22・・・開放孔、
23・・・根元部、 24・・・底板、
26・・・爪部、 27・・・切り欠き、
70・・・端子、 71・・・ボルト座部、 72・・・ボルト挿通孔、
76・・・胴体部、 79・・・電線接続部、 80・・・電線。

Claims (5)

  1. ボルト挿通孔(72)が形成されたボルト座部(71)、電線(80)の末端に接続される電線接続部(79)、及び、前記ボルト座部と前記電線接続部との間に位置する胴体部(76)を有し、ボルト及びナットを用いて対象物に接続される金属製の端子(70)を絶縁しつつ保護する樹脂製の端子カバーであって、
    前記端子の前記ボルト座部に対応する開放孔(22)が形成された半環状の湾曲部(21)、及び、前記端子の前記胴体部に対応する側で前記湾曲部に隣接し、底板(24)を有する根元部(23)、を含む本体部(20)を備え、
    前記湾曲部の前記開放孔の中心(B)を通り前記湾曲部と前記根元部とを結ぶ仮想平面を基準平面(P)とすると、
    前記本体部は、
    前記基準平面を挟んで対向し、自然状態での間隔(Dn)が前記端子の幅(W)よりも小さく、且つ、前記端子の組付け作業時に前記本体部の弾性変形によって間隔が広がり、前記端子の前記胴体部又は前記ボルト座部を保持可能な一対の爪部(26)が形成されている端子カバー。
  2. 前記一対の爪部は、前記端子の前記胴体部を保持するように、前記根元部において前記基準平面を挟んで対向する一対の内側壁(25)に形成されており、
    前記一対の内側壁と前記根元部の前記底板とは、切り欠き(27)によって隔離されている請求項1に記載の端子カバー。
  3. 前記端子は、前記ボルト座部及び前記胴体部を構成する面から前記電線接続部に向かって傾斜する傾斜部(78)をさらに有し、
    前記根元部は、前記底板から立ち上がり、前記端子の前記傾斜部を前記一対の爪部との間に挟んで支持可能な突起(28)が設けられている請求項2に記載の端子カバー。
  4. 前記突起は、前記底板から前記端子の前記傾斜部と同等の角度で傾斜して立ち上がるように形成されている請求項3に記載の端子カバー。
  5. 前記本体部の前記根元部に対し前記湾曲部と反対側に設けられ、前記基準平面に直交する回転軸(H)を有するヒンジ(60)と、
    前記ヒンジを支点として前記本体部に対して開閉可能な蓋部(30)と、
    をさらに備え、
    前記本体部は、前記基準平面に直交する方向に前記電線を保持する請求項1~4のいずれか一項に記載の端子カバー。
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